TW201642540A - 二次電池包及其保護元件 - Google Patents

Abstract

二次電池包及其保護元件。保護元件包括過電流保護元件、開關 元件及熱產生組件。過電流保護元件在保護元件的第一輸入輸出端與第二輸入輸出端之間提供第一雙向的電流路徑。當流經第一雙向的電流路徑的電流異常時，第一雙向的電流路徑被斷開以進行過電流保護。開關元件的初始狀態為開路狀態，且耦接在保護元件的第一輸入輸出端與第三輸入輸出端之間。熱產生組件的第一端耦接到過電流保護元件的一端。當熱產生組件發熱時，過電流保護元件斷開第一雙向的電流路徑，且開關元件被切換至短路狀態以在第一輸入輸出端與第三輸入輸出端間提供第二雙向的電流路徑。藉此，本發明的二次電池包及其保護元件具有過電流、過電壓或過溫度保護功能，並可節省資源。

Description

二次電池包及其保護元件

本發明是有關於一種二次電池包及其保護元件，且特別是有關於一種具備過電流、過電壓或過溫度保護功能以及可節省資源的二次電池包及其保護元件。

以下請參照圖1A及圖1B，圖1A及圖1B為台灣專利證書號：TW I233228所提到的一種二次電池1101、1102的電路圖。二次電池1101的保護元件使用兩個熔絲元件1121、1122(或保險絲元件)串聯與一加熱器1123(發熱電阻)來組成。加熱器1123(發熱電阻)的一端連接兩個熔絲元件1121、1122彼此相連的端點111c。二次電池1102的保護元件使用一個熔絲元件1122(或保險絲元件)與一加熱器1123(或發熱電阻)來組成。加熱器1123(或發熱電阻)的一端連接熔絲元件1122與蓄電裝置1111共接的一端點1111a。

另，以下請參考圖2，如台灣專利證書號：TW 201517433 A所提到的一種電池組2002中的保護電路2001裡的保護元件2005。保護元件2005使用一個可熔導體2016(或保險絲元件)與一發熱體2012(或發熱電阻)來組成。發熱體2012(或發熱電阻)的一端連接可熔導體2016與電池單元2003共接的一端點2013。

進一步來說，電池組2在串聯有複數個電池單元2003的保護電路2001，僅在充放電路徑上設有保護元件2005。若電池單元2003的一部 分發生異常而致使保護元件2005動作，則電池組2002中的充放電路徑被熔斷，電池組2002就無法持續提供電力。如此一來，雖可以保護電池組2002的安全，但因一部分的電池單元2003異常，就使整個電池組2002失效，如此無形中使電池組2002的成本無法降低或維修成本增高。尤其近來許多電子產品、電動機車、電動腳踏車以及電動汽車需求更大的電力或電流，目前的技術大都藉由將許多個電池單元2003串並聯來達成高電壓與大電流或大電力的需求。因此運用上述技術，其結果是若有任一電池單元2003出現異常，則其他多個正常的電池單元2003就無法繼續使用，實在是一種資源的浪費。

針對上述缺點的改善，本發明提供一種二次電池包及一種保護元件，於多個電池元件組進行串並聯以達成高電壓與大電流或大電力的二次電池包中，若任一電池元件組發生過充或過電壓或過溫時，保護元件會斷開此異常電池元件組的充放電路徑，並將充放電路徑切換至其他正常的電池元件組，除了可達到過充或過電壓或過溫保護的功能，也不會使其他正常的電池元件組無法使用，故可避免資源的浪費。當充放電電流超過保護元件額定的電流值時，保護元件會切斷充放電電流的路徑，以達到過電流保護的功能。

本發明的保護元件包括第一過電流保護元件、開關元件以及熱產生組件。第一過電流保護元件用以在保護元件的第一輸入輸出端與第二輸入輸出端之間提供第一雙向的電流路徑。當第一輸入輸出端與第二輸入輸出端之間的電流異常時，第一過電流保護元件斷開第一雙向的電流 路徑以進行過電流保護。開關元件耦接在保護元件的第一輸入輸出端與第三輸入輸出端之間，且開關元件的初始狀態為開路狀態。熱產生組件的第一端耦接到第一過電流保護元件的其中一端。當熱產生組件發熱時，第一過電流保護元件反應於熱產生組件所產生的熱而斷開第一雙向的電流路徑，且開關元件反應於熱產生組件所產生的熱而切換至短路狀態，以在第一輸入輸出端與第三輸入輸出端之間提供第二雙向的電流路徑。

在本發明的一實施例中，上述的熱產生組件的第一端更耦接到第一輸入輸出端或第二輸入輸出端，且熱產生組件的第二端耦接到保護元件的輸出端。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件，更包括絕緣基板、第一端電極、第二端電極、第三端電極、第四端電極以及絕緣層。其中熱產生組件配置在絕緣基板的第一表面上。第一端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第一輸入輸出端。第二端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第二輸入輸出端。第三端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第三輸入輸出端。第四端電極配置在絕緣基板上，用以作為輸出端。絕緣層配置在熱產生組件、第一端電極、第二端電極與第三端電極之間。第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在第一端電極與第二端電極上，且第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到第一端電極與第二端電極。當熱產生組件發熱時，第一可熔斷導體被熔斷，致使第一端電極與第二端電極電性絕緣，且致使第一端電極電性連接到第三端電極。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括絕緣基板、第一端電極、第二端電極、第三端電極以及第四端電極。絕緣基板包括第一表面以及第二表面，其中第一表面與第二表面彼此相對。第一端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第一輸入輸出端。第二端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第二輸入輸出端。第三端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第三輸入輸出端。第四端電極配置在絕緣基板上，用以作為輸出端。熱產生組件配置在絕緣基板的第二表面上，且透過傳導電極電性連接到第一端電極或第二端電極。第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在第一端電極與第二端電極上，且第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到第一端電極與第二端電極。當熱產生組件發熱時，第一可熔斷導體被熔斷，致使第一端電極與第二端電極電性絕緣，且致使第一端電極電性連接到第三端電極。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括多個集熱部。此些集熱部配置在絕緣基板的內部，且分別電性或熱連接到第一端電極、第二端電極與第三端電極。此些集熱部更延伸至臨近第二表面且與熱產生組件電性絕緣，以將熱產生組件所產生的熱傳導至第一端電極、第二端電極以及第三端電極。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括絕緣基板、第一端電極、第二端電極、第三端電極以及第四端電極。第一端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第一輸入輸出端。第二端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第二 輸入輸出端。第三端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第三輸入輸出端。第四端電極配置在絕緣基板上，用以作為輸出端。熱產生組件配置在絕緣基板內，透過絕緣基板內的傳導電極電性連接到第一端電極或第二端電極，且透過絕緣基板內的內電極電性連接到第四端電極。第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在第一端電極與第二端電極上，且第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到第一端電極與第二端電極。當熱產生組件發熱時，第一可熔斷導體被熔斷，致使第一端電極與第二端電極電性絕緣，且致使第一端電極電性連接到第三端電極。

在本發明的一實施例中，上述的開關元件包括第二可熔斷導體，且第二可熔斷導體配置在第一端電極與第三端電極的其中一個端電極上。當熱產生組件發熱時，第二可熔斷導體被熔融致使第一端電極電性連接到第三端電極。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括第二過電流保護元件，耦接在該熱產生組件的該第一端與該第二輸入出端之間，當該熱產生組件發熱時，該第二過電流保護元件反應於該熱產生組件所產生的熱而斷開該第二過電流保護元件或熱產生組件的電流路徑，該熱產生組件停止發熱。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括第二過電流保護元件，該第二過電流保護元件耦接到該第一過電流保護元件的其中一端與該熱產生組件的該第一端之間，或者是，該第二過電流保護元件耦接到該熱產生組件的該第二端與該保護元件的該輸出端之間，當該熱 產生組件發熱時，該第二過電流保護元件反應於該熱產生組件所產生的熱而斷開該第二過電流保護元件或該熱產生組件的電流路徑，致使該熱產生組件停止發熱。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括絕緣基板、第一端電極、第二端電極、第三端電極、第四端電極以及第一內電極。絕緣基板，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板內或在該絕緣基板的該第一表面上或在該絕緣基板的該第二表面上。第一端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端。第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端。第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第三輸入輸出端。第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端。第一內電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，且電性連接該熱產生組件的該第一端。其中該熱產生組件的該第二端電性連接該第四端電極或透過該絕緣基板內的第二內電極電性連接該第四端電極。其中該第一過電流保護元件與該第二過電流保護元件為第一可熔斷導體，該第一可熔斷導體配置在該第一端電極、該第二端電極以及該第一內電極上，該第一可熔斷導體分別電性連接到該第一端電極、該第二端電極以及該第一內電極，當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，致使該第一端電極與該第二端電極電性絕緣，且致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括絕緣基板、第一端電極、第二端電極、第三端電極、第四端電極、第一內電極以及第二內電極。絕緣基板，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板內或在 該絕緣基板的該第一表面上或在該絕緣基板的該第二表面上。第一端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端。第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端。第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第三輸入輸出端。第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端。第一內電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，且電性連接該熱產生組件的該第一端。第二內電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，且電性連接該熱產生組件的該第二端。其中該第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，該第一可熔斷導體配置在該第一端電極與該第二端電極上，該第一可熔斷導體分別電性連接到該第一端電極以及該第二端電極。其中該第二過電流保護元件為第四可熔斷導體，該第四可熔斷導體配置在該第四端電極與第二內電極上，該第四可熔斷導體分別電性連接到該第四端電極以及該第二內電極。其中該熱產生組件的該第二端透過第二內電極電性連接該第四可熔斷導體，該熱產生組件的該第一端透過第一內電極電性連接該第一可熔斷導體。當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，致使該第一端電極與該第二端電極電性絕緣，且致使該第一端電極電性連接到該第三端電極，該第四可熔斷導體也反應於該熱產生組件所產生的熱而被熔斷。

在本發明的一實施例中，上述的開關元件包括第二可熔斷導體，且該第二可熔斷導體配置在該第一端電極與該第三端電極的其中一個端電極上，當該熱產生組件發熱時，該第二可熔斷導體被熔融致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件其中該第二過電流保護元件的電阻小於該第一過電流保護元件的電阻，或其中該第二過電流保護元件的最高額定電流或功率大於該第一過電流保護元件的最高額定電流或功率。

在本發明的一實施例中，上述的保護元件更包括絕緣基板、第一端電極、第二端電極、第三端電極以及第四端電極。其中該熱產生組件配置在該絕緣基板內或在該絕緣基板的該第一表面上或在該絕緣基板的該第二表面上。第一端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第一輸入輸出端。第二端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第二輸入輸出端。第三端電極配置在絕緣基板的第一表面上，用以作為第三輸入輸出端。第四端電極配置在絕緣基板上，用以作為輸出端。第一過電流保護元件與第二過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在第一端電極與第二端電極上。第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到第一端電極與第二端電極，且該熱產生組件的該第一端電性連接至該第一端電極與該第二端電極之間的第一可熔斷導體或該第一可熔斷導體中間端偏向第二端電極的部分。開關元件包括第二可熔斷導體，且第二可熔斷導體配置在第一端電極與第三端電極的其中一個端電極上。當熱產生組件發熱時，第一可熔斷導體被熔斷，且第二可熔斷導體被熔融致使第一端電極電性連接到第三端電極。

本發明的二次電池包包括多個電池元件組、多個上述的保護元件、多個開關電路以及偵測控制電路。此些電池元件組中的每一個包括至少一可充放電的電池元件。此些保護元件與此些電池元件組 串接以形成充放電電流路徑。此些開關電路中的每一個耦接到此些保護元件中的其中一個的輸出端。偵測控制電路用以偵測此些電池元件組的電壓或溫度，依據所偵測到的電壓或溫度而決定此些開關電路中的每一個的狀態。若此些電池元件組的電壓或溫度正常，則此些開關電路被切換至斷路狀態。若此些電池元件組中的任一個的電壓或溫度異常，則對應於此異常的電池元件組的開關電路被切換至導通狀態，致使對應於此異常的電池元件組的保護元件斷開與此異常的電池元件組之間的充放電電流路徑，並將充放電電流路徑切換至此些電池元件組中的其餘正常的電池元件組。當流經此些保護元件中的任一個的充放電電流超過額定電流值而發生過電流狀況時，發生過電流狀況的此保護元件斷開充放電電流路徑。

在本發明的一實施例中，上述的二次電池包更包括充放電控制電路。充放電控制電路用以依據偵測控制電路所偵測到的電壓的狀態以及外接裝置的種類而判斷是否自外接裝置傳輸充電電流至此些電池元件組或是自此些電池元件組傳輸放電電流至外接裝置。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧充電裝置或電子裝置

2‧‧‧充放電控制電路

110、110a、110b、110g‧‧‧絕緣基板

1101、1102‧‧‧二次電池

1111‧‧‧蓄電裝置

1111a、111c、2013‧‧‧端點

1121、1122‧‧‧熔絲元件

1123‧‧‧加熱器

118a、118b‧‧‧傳導電極

121、121a、121b、121g、122、122a、122b、122g、123、123a、123b、123g、124、124a、124b、124g‧‧‧端電極

125、125g‧‧‧蓄熱電極

130、130a、130b、16g‧‧‧焊料

140、140a、140b、190g‧‧‧助熔材料

151a、152a、153a‧‧‧集熱部

160、160g‧‧‧絕緣層

168、168a‧‧‧絕緣構件

170、170’、170a、170b、170g、171、171a、171b、171g、171h、172、172a、172b‧‧‧可熔斷導體

181、182、181a、181b、182b‧‧‧內電極

188、188a、188b、188g‧‧‧熱產生組件

2001‧‧‧保護電路

2002‧‧‧電池組

2003‧‧‧電池單元

2012‧‧‧發熱體

2016‧‧‧可熔導體

4a、4b‧‧‧電池元件組

4-1、4-2、4-3、4-4‧‧‧電池元件

588‧‧‧二次電池包

5a、5b‧‧‧偵測控制電路

6a、6b‧‧‧開關電路

7、7a1、7a2‧‧‧熱產生組件

8、8a1、8a2、8c、8d、8e、8e’、8f、8f’、2005、100、100’、100a、100b、100c、100d、100e、100e’、100f、100f’、100g、100g1、100h、100m、100n‧‧‧保護元件

9、9_1、9a1、9a2‧‧‧過電流保護元件

D‧‧‧間隙

D1‧‧‧孔徑

D3‧‧‧寬度

I‧‧‧電流方向開關

Ic、Id‧‧‧充放電電流路徑

I/O1、I/O2、I/O4‧‧‧輸入輸出端

N‧‧‧負極

N1‧‧‧端

O3‧‧‧輸出端

P‧‧‧正極

PTC1、PTC2‧‧‧正溫度係數元件

S、S1、S2‧‧‧開關元件

X-X’、Y-Y’‧‧‧線

圖1A與圖1B為說明先前技術相關二次電池的電路圖。

圖2為說明先前技術相關電池組的電路圖。

圖3A為本發明實施例的一種二次電池包的電路圖。

圖3B、圖3C以及圖3D為本發明實施例的一種二次電池包的動作說明示意圖。

圖4繪示本發明另一實施例的一種二次電池包的電路圖。

圖5為本發明實施例的一種保護元件的電路圖。

圖6A為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖6B繪示為圖6A的保護元件沿線X-X’的剖面示意圖。

圖6C為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖6D繪示為圖6C的保護元件沿線X-X’的剖面示意圖。

圖6F為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖6E繪示為本發明實施例的一種保護元件的剖面示意圖。

圖7繪示為本發明實施例的另一種保護元件的電路圖。

圖8為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖9繪示為本發明實施例的又一種保護元件的電路圖。

圖10為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖11A繪示為本發明實施例的另一種保護元件的電路圖。

圖11B為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖11C繪示為本發明實施例的另一種保護元件的電路圖。

圖11D為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖12A繪示為本發明實施例的又一種保護元件的電路圖。

圖12B為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

圖12C繪示為本發明實施例的又一種保護元件的電路圖。

圖12D為本發明實施例的一種保護元件的俯視示意圖。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵和技術內容，請參閱以下相關的實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

圖3A繪示為本發明一實施例的一種二次電池包588的電路圖。二次電池包588包括：電池元件組4a與4b、偵測控制電路5a與5b、充放電控制電路2、開關電路6a與6b以及保護元件8a1、8a2。每個電池元件組4a、4b都具有二個可充放電的電池元件(4-1、4-2、4-3、4-4)。偵測控制電路5a、5b可偵測電池元件組4a、4b內每個電池元件(4-1、4-2、4-3、4-4)或特定幾個電池元件的電壓或電池元件組4a、4b內的溫度。充放電控制電路2可依據偵測控制電路5a、5b所測得的電池元件組4a與4b的電壓狀況與外接裝置是充電裝置1或是電子裝置1來決定是要輸入充電電流，還是要輸出放電電流。開關電路6a、6b可依據偵測控制電路5a、5b所測得的電壓或溫度狀況，來決定是維持斷路(off)狀態或是切換成導通(on)狀態。若電壓或溫度正常則開關電路6a、6b維持在斷路狀態，若電壓或溫度異常則開關電路6a、6b切換至導通狀態。當任一電池元件組4a或4b發生過充或過電壓或過溫時，保護元件8a1或8a2會斷開此異常電池元件組4a或4b，並將充放電電流路徑Ic、Id切換至其他正常的電池元件組4a或4b。當充放電電流超過保護元件8a1或8a2的額定電流值時，保護元件8a1或8a2會切斷充放電電流路徑Ic、Id。

詳細來說，保護元件8a1包括過電流保護元件9a1、熱產生組件7a1以及開關元件S1。過電流保護元件9a1串聯在充放電控制電路與2與電池元件組4a之間(即第一雙向的電流路徑)，以提供雙向的充放電電流路徑Ic、Id。熱產生組件7a1的一端連接過電流保護元件9a1的一端，熱產生組件7a1的另一端連結開關電路6a。開關元件S1的一端連接過電流保護元件9a1與充放電控制電路2共接端，開關元件S1的另一端連接另一保護元件8a2與電池元件組4a的共接端。另一保護元件8a2包括過電流保護元件9a2、熱產生組件7a2以及短路電路S2。過電流保護元件9a2串聯在電池元件組4a與4b之間，以提供雙向的充放電電流路徑Ic、Id(即第一雙向的電流路徑)。熱產生組件7a2的一端連接過電流保護元件9a2與電池元件組4b共接的一端，熱產生組件7a2的另一端連結開關電路6b。開關元件S2的一端連接過電流保護元件9a2與電池元件組4a共接的一端，開關元件S2的另一端連接開關電路6a與充放電控制電路2共接端。

針對二次電池包588的保護動作說明如下。詳細來說，圖3A是該二次電池包588正常時的電路圖，當充電電流與放電電流都正常時，且二個電池元件組4a與4b的電壓與溫度也正常時，二個保護元件8a1、8a2都不會動作，二個開關電路6a、6b都維持在斷路(off)狀態，且二個保護元件8a1、8a2的開關元件S1、S2也維持在斷路(off)狀態。若外接裝置為充電裝置1，且電池元件組4a、4b的電壓低於某一數值以下，則充放電控制電路2切換電流方向開關I，以輸入充電電流。充電電流會如圖1所示沿充電電流路徑Ic對二個電池元件組4a與4b充電。若電池元件組4a、4b的電壓高於某一數值以上，則充放電控制電路2斷開電流方向開關I，停止輸入充電電流。若外接裝置為 電子裝置1，且依據偵測控制電路5a、5b所測得的電壓在某個數值範圍內，則充放電控制電路2切換電流方向開關I，以輸出放電電流而對電子裝置1放電。放電電流會如圖1所示沿放電電流路徑Id對電子裝置1放電。若電池元件組4a、4b的電壓低於某一數值以下，則充放電控制電路2斷開電流方向開關I，停止輸出放電電流。

圖3B繪示當電池元件組4a出現異常，例如過充或過電壓或過溫時的電路圖。假設此時外接裝置是充電裝置1，當偵測控制電路5a偵測到電池元件組4a的電壓或溫度超過正常值時，偵測控制電路5a會傳送一信號給開關電路6a，以使開關電路6a切換至導通(on)狀態。此時將有電流I_7a1流過熱產生組件7a1，致使熱產生組件7a1發熱，以切斷過電流保護元件9a1的充電電流路徑Ic，且使開關元件S1從斷路或開路狀態切換至導通或短路狀態(即第二雙向的電流路徑)，以使充放電電流路徑Ic、Id切換至保護元件8a2，而不會流經電池元件組4a。需特別說明的是，本發明之保護元件8a1的優點是：當電池元件組4a發生過電壓或過充時，過電流保護元件9a1的充電電流路徑Ic會被切斷，此時電池元件組4a仍處於過電壓或過充的狀態，而本發明的保護元件8a1仍能提供一放電路徑，讓電池元件組4a的電流流經熱產生組件7a1而進行放電，直至電池元件組4a解除過電壓或過充的狀態。如此不但確保電池元件組4a不會過充產生危險，同時可讓正常的電池元件組4b繼續提供充放電的功能。當然，若所有的電池元件組4a、4b都出現異常現象(如：過充或過溫)，則二次電池包588就失去提供電力或充放電的功能。

圖3C繪示當電池元件組4b出現異常，如：過充或過電壓或過溫時的電路圖。假設此時外接裝置是充電裝置1，當偵測控制電路5b偵測 到電池元件組4b的電壓或溫度超過正常值時，偵測控制電路5b將傳送一信號給開關電路6b，以開關電路6b被切換至導通(on)狀態。此時將有電流I_7a2流過熱產生組件7a2，致使熱產生組件7a2發熱以切斷過電流保護元件9a2的充電電流路徑Ic，且使開關元件S2從斷路或開路狀態切換至導通或短路狀態，使得充放電電流路徑Ic、Id被切換至充放電控制電路2，而不會流經電池元件組4b。需特別說明的是，本發明的保護元件8a2的優點是：當電池元件組4b發生過電壓或過充時，過電流保護元件9a2的充電電流路徑Ic會被切斷，此時電池元件組4b仍處於過電壓或過充的狀態，而本發明的保護元件8a2仍能提供一放電路徑，以讓電池元件組4b的電流流經熱產生組件7a2而進行放電，直至電池元件組4b解除過電壓或過充的狀態。如此不但確保電池元件組4b不會一直維持在過充或過電壓而發生危險，同時可讓正常的電池元件組4a繼續提供充放電的功能或維持二次電池包588持續提供電力的功能。當然，若所有的電池元件組4a、4b都出現異常現象(如：過充或過溫)，則該二次電池包588就失去提供電力或充放電的功能。

圖3D繪示當充電電流的電流值高於過電流保護元件9a1的額定電流值，或放電電流值高於過電流保護元件9a1的額定電流值時的電路圖。造成此異常的原因有如：正極P與負極N之間短路或充電裝置1輸出異常的電流。此時電池元件組4a、4b的電壓或溫度都在正常範圍，所以偵測控制電路5a、5b不會送出信號給開關電路6a、6b，因此開關電路6a、6b維持在斷路(off)的狀態，所以沒有電流可以通過熱產生組件7a1、7a2，故熱產生組件7a1、7a2也不會發熱，此時開關元件S1、S2將維持在斷路(off)的狀態。然而，過電流保護元件9a1、9a2中的任一個會因充電電流的電流值高於過電流 保護元件9a1或9a2的額定電流值，或放電電流值高於過電流保護元件9a1或9a2的額定電流值而斷開充放電電流路徑Ic、Id。如圖3D所示，過電流保護元件9a1的充放電電流路徑Ic、Id被斷開，因此電池元件組4a、4b無法被充電或放電，因此電池元件組4a、4b不會被大的充放電電流進行充放電而造成損壞或發生危險，故可達到過電流保護的功能與保護二次電池包588的安全。

前述圖3A所示的實施例，雖可保護二次電池包588使用上的安全，但卻因一次不明原因的正極P與負極N之間的短路或是充電裝置1輸出異常的電流，導致無法使用。所以圖4繪示本發明另一實施例的一種二次電池包588a的電路圖，本實施例的二次電池包588a的電路與圖3A繪示的二次電池包588的電路相似，二者的差異在於：本實施例的二次電池包588a的電路另包含二個正溫度係數元件PTC1及PTC2。

詳細來說，正溫度係數元件PTC1串聯在充電控制電路2與保護元件8a1之間的充放電電流路徑Ic、Id上。而另一正溫度係數元件PTC2則串聯在電池元件組4a與保護元件8a2之間的充放電電流路徑Ic、Id上。保護元件8a1、8a2中的過電流保護元件9a1、9a2的額定電流值可以依需求來選擇或設計，較佳的是過電流保護元件9a1、9a2的額定電流值或額定功率比正溫度係數元件PTC1、PTC2的額定電流值或額定功率高。此種電路設計的好處在於：當充放電的功率或電壓或電流發生較輕微的異常時，如若發生充電電流的電流值高於正溫度係數元件PTC1、PTC2的額定電流值，或是放電電流值高於正溫度係數元件PTC1、PTC2的額定電流值時，正溫度係數元件PTC1、PTC2中的任一個會動作，正溫度係數元件PTC1或正溫度係數元件 PTC2會在極短的時間內，由低電阻值升至高電阻值，以限制充放電的電流值低於過電流保護元件9a1、9a2的額定電流值或額定功率，如此可以保護二次電池包588a的安全。當不明原因的正極P與負極N之間短路或充電裝置1輸出異常的電流的情況被解除時，正溫度係數元件PTC1或PTC2會在極短的時間內，由高電阻值恢復至低電阻值，且二次電池包588a可以繼續提供充放電的功能。另，當充放電的功率或電壓或電流發生較嚴重的異常時，如二次電池包588a瞬間的充放電的功率值或充放電的電壓值或充放電的電流值超過正溫度係數元件PTC1、PTC2的額定規格，過電流保護元件9a1、9a2中的任一個會比正溫度係數元件PTC1、PTC2更快動作，以切斷充放電電流路徑Ic、Id，且充放電電流路徑Ic、Id不會恢復，如此可確保二次電池包588a的絕對安全。

圖5繪示為本發明實施例的一種保護元件8的電路圖。本實施例的保護元件8包括：輸入輸出端I/O1、I/O2、I/O4、輸出端O3、過電流保護元件9、熱產生組件7以及開關元件S。過電流保護元件9的兩端分別連接一輸入輸出端I/O1(或稱第一輸入出端)與另一輸入輸出端I/O2(或稱第二輸入出端)，用以提供雙向的電流路徑Ic與Id。熱產生組件7的一端連接過電流保護元件9與輸入輸出端I/O2共接的一端，熱產生組件7的另一端連接輸出端O3。開關元件S的一端連接過電流保護元件9與輸入輸出端I/O1共接的一端，開關元件S的另一端連接輸入輸出端I/O4(或稱第三輸入出端)。開關元件S的初始狀態是維持在開路(off)或斷路(off)狀態。

詳細來說，熱產生組件7的電阻值大於過電流保護元件9的電阻值，且開關元件S的初始狀態是維持在開路或斷路狀態，所以除非過電 流保護元件9的電流路徑被切斷，否則在輸入輸出端I/O1與輸入輸出端I/O2之間的電流不會流經熱產生組件7或只有很小的電流流經熱產生組件7，當然也可像圖3A所示實施例的二次電池包588中的電路，藉由開關電路6a或6b來控制電流是否需流經熱產生組件7。

在本發明圖5所示的實施例的保護元件8中，當有電流流經熱產生組件7時，熱產生組件7會發熱，以切斷過電流保護元件9的電流路徑，且使開關元件S切換至短路(on)或導通(on)的狀態，在輸入輸出端I/O1與輸入輸出端I/O4之間提供第二雙向的電流路徑。一旦開關元件S被切換至短路(on)或導通(on)的狀態之後就不會再改變。另，當流經過電流保護元件9的電流大於過電流保護元件9的額定電流值或額定功率值時，過電流保護元件9也會斷開過電流保護元件9的電流路徑，達到過電流保護的功能。

圖6A為本發明實施例的一種保護元件100的俯視示意圖。圖6B繪示為圖6A的保護元件100沿線X-X’的剖面示意圖。本實施例的保護元件100包括：絕緣基板110、四個端電極121、122、123、124、第一可熔斷導體170、熱產生組件188、絕緣層160以及第二可熔斷導體171。第一可熔斷導體170配置在絕緣基板110的(第一)表面上。第一可熔斷導體170配置在端電極121、122上。第一可熔斷導體170的兩端，其中一端電氣連接到配置有第二可熔斷導體171的端電極121，另一端電氣連接端電極122。第一可熔斷導體170可提供雙向的電流路徑。熱產生組件188配置在絕緣基板110的(第一)表面上。熱產生組件188的一端可透過內電極181以及端電極122電氣連接第一可熔斷導體170，熱產生組件188的另一端電氣連接端電極123。絕緣層160配置在熱產生組件188與端電極121、122、124之間。第二可熔斷導體171 配置在端電極121上。當熱產生組件188發熱時會熔斷第一可熔斷導體170，且使第二可熔斷導體171熔融並電氣連接沒有配置可熔斷導體的端電極124。

詳細來說，本實施例的保護元件100的等效電路圖與圖5繪示的保護元件8的電路圖相似。本實施例的端電極121等效保護元件8的輸入輸出端I/O1，端電極122等效保護元件8的輸入輸出端I/O2，端電極124等效保護元件8的輸入輸出端I/O4，端電極123等效保護元件8的輸出端O3，第一可熔斷導體170等效保護元件8的過電流保護元件9，第二可熔斷導體171等效保護元件8的開關元件S，熱產生組件188等效保護元件8的熱產生組件7。本實施例的相關保護動作的說明與圖5實施例的保護元件8的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

需特別說明的是，第一可熔斷導體170會因流過第一可熔斷導體170的電流超過第一可熔斷導體170的額定電流或額定功率而熔斷，或因熱產生組件188發熱而熔斷。與第二可熔斷導體171相重疊部分的端電極121的面積或體積或厚度小於第二可熔斷導體171的面積或體積或厚度，因此當熱產生組件188發熱而熔融液化的第二可熔斷導體171，會溢流向相鄰的端電極124，造成端電極121、124短路或電氣連接。另，第一可熔斷導體170可經由焊料130電氣連接端電極121、122，而第二可熔斷導體171可經由焊料130電氣連接端電極121。

另一變形實施例，本實施例的保護元件100另包括第三可熔斷導體172。第三可熔斷導體172配置於端電極124上，且電氣連接端電極124。須說明的是，與第三可熔斷導體172相重疊部分的端電極124的面積或 體積或厚度小於第三可熔斷導體172的面積或體積或厚度，因此當熱產生組件188發熱而熔融液化的第二可熔斷導體171與第三可熔斷導體172，會溢流向相鄰的端電極124、121，造成端電極121、124短路或電氣連接。另，第三可熔斷導體172可經由焊料130電氣連接端電極124。

另一變形實施例，本實施例的保護元件100另包括助熔材料140。助熔材料140配置於第二可熔斷導體171、第三可熔斷導體172所在的端電極121與124之間以及所有的可熔斷導體170、171、172上。(當然也可配置在端電極121與124之間以及端電極121、端電極124、可熔斷導體170、可熔斷導體171、可熔斷導體172上的其中之一或其部分組合)。

另一變形實施例，本實施例的保護元件100另包括絕緣構件168。絕緣構件168配置於第二可熔斷導體171或第三可熔斷導體172或第二可熔斷導體171與第三可熔斷導體172的邊緣，可以限制熔融液化的第二可熔斷導體171或第三可熔斷導體172或第二可熔斷導體171與第三可熔斷導體172溢流的方向，使端電極121、124快速的短路或電氣連接。

另一變形實施例，請參照圖6F所示的保護元件100’。保護元件100’的架構類似於圖6A所示的保護元件100的架構。兩者的差異僅在於，圖6A所示的保護元件100的第一可熔斷導體170與第二可熔斷導體171可被合併且簡化成圖6F所示的保護元件100’的第一可熔斷導體170’。詳細來說，圖6F的第一可熔斷導體170’配置在端電極121、122上。第一可熔斷導體170’的兩端，其中一端電氣連接到端電極121且臨近端電124，另一端電氣連接端電極122。如此一來，當保護元件100’的熱產生組件188發熱時，將熔斷第一可熔斷導體170’以使端電極121與端電極122電性絕緣(即端電極121與 端電極122之間的雙向的電流路徑將被斷開)，且部份熔融的第一可熔斷導體170’可流入端電極121與端電極124之間的間隙而致使端電極121電氣連接至端電極124。

圖6C為本發明實施例的一種保護元件100a的俯視示意圖。圖6D繪示為圖6C的保護元件100a沿線X-X’的剖面示意圖。本實施例的保護元件100a包括：絕緣基板110a、四個端電極121a、122a、123a、124a、第一可熔斷導體170a、第二可熔斷導體171a、熱產生組件188a。絕緣基板110a包括第一表面以及第二表面，其中第一表面與第二表面彼此相對。端電極121a、122a、123a、124a配置在絕緣基板110a的第一表面上。第一可熔斷導體170a配置在端電極121a、122a上。第一可熔斷導體170a的兩端，其中一端電氣連接配置有第二可熔斷導體171a的端電極121a，另一端電氣連接另一端電極122a。第一可熔斷導體170a可提供雙向的電流路徑。熱產生組件188a配置於絕緣基板110a第二表面上。熱產生組件188a的一端透過傳導電極118a電氣連接第一可熔斷導體170a，熱產生組件188a的另一端電氣連接端電極123a。當熱產生組件188a發熱時會熔斷第一可熔斷導體170a，且使第二可熔斷導體171a熔融並電氣連接沒有配置可熔斷導體的端電極124a。需特別說明的是，熱產生組件188a的一端可經由內電極181a、傳導電極118a以及端電極122a電氣連接第一可熔斷導體170a。其他有關保護動作的說明、第三可熔斷導體172a、焊料130a、助熔材料140a、絕緣構件168a以及其他相關的說明，與前述圖6A的保護元件100中的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

另一變形實施例，本實施例的保護元件100a的端電極 121a、122a、124a分別另包括集熱部152a、151a以及153a。集熱部151a、152a以及153a配置於絕緣基板110a內，且分別電性或熱連接到第二端電極122a、第一端電極121a與第三端電極124a。第一端電極121a的集熱部152a、第二端電極122a的集熱部151a以及第三端電極124a的集熱部153a可延伸至最接近熱產生組件188a且能與熱產生組件188a保持電性絕緣又有最佳熱傳導的位置。集熱部151a、152a以及153a的好處是可以加速熱產生組件188a的熱傳導，使端電極121a、122a以及124a更快速的熔斷或熔融可熔導體170a、171a、172a，集熱部151a、152a以及153a的材料可以包括：金屬、高導熱係數的材料中的其中之一或其組合。

另一變形實施例，圖6C所示的保護元件100a的第一可熔斷導體170a與第二可熔斷導體171a同樣可被合併且簡化成類似於圖6F所示的保護元件100’的第一可熔斷導體170’，其詳細的配置方式及運作可參酌上述圖6F的相關說明，在此不再贅述。

圖6E繪示為本發明實施例的一種保護元件100b剖面示意圖。本實施例的保護元件100b包括：絕緣基板110b、四個端電極121b、122b、123b、124b、第一可熔斷導體170b、第二可熔斷導體171b以及熱產生組件188b。端電極121b、122b、123b、124b配置在絕緣基板110b的(第一)表面上。第一可熔斷導體170b配置在端電極121b、122b上。第一可熔斷導體170b的兩端，其中一端電氣連接配置有第二可熔斷導體171b的端電極121b，另一端電氣連接另一端電極122b。第一可熔斷導體170b可提供雙向的電流路徑。熱產生組件188b配置於絕緣基板110b內。熱產生組件188b的一端電氣連接第一可熔斷導體170b，熱產生組件188b的另一端電氣連接端電極 123b。當熱產生組件188b發熱時會熔斷第一可熔斷導體170b，且使第二可熔斷導體171b熔融而致使端電極121b電氣連接沒有配置可熔斷導體的端電極124b。

需特別說明的是，熱產生組件188b的一端可經由內電極181b、傳導電極118b以及端電極122b電氣連接第一可熔斷導體170b，熱產生組件188b的另一端可經由內電極182b電氣連接端電極123b。其他有關保護動作的說明、第三可熔斷導體172b、焊料130b、助熔材料140b、絕緣構件(未繪示)以及其他相關的說明，與前述圖6A的保護元件100中的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

另一變形實施例，圖6E所示的保護元件100b的第一可熔斷導體170b與第二可熔斷導體171b同樣可被合併且簡化成類似於圖6F所示的保護元件100’的第一可熔斷導體170’，其詳細的配置方式及運作可參酌上述圖6F的相關說明，在此不再贅述。

圖7繪示為本發明實施例的另一種保護元件8c的電路圖。圖7所示的保護元件8c的電路與圖5繪示的保護元件8的電路相似，相較於圖5的保護元件8的熱產生組件7的一端連接過電流保護元件9與輸入輸出端I/O2共接的一端，圖7的保護元件8c的熱產生組件7的一端連接過電流保護元件9與輸入輸出端I/O1共接的一端。圖7實施例的相關保護動作的說明與圖5實施例的保護元件8的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。另外，圖3A的二次電池包588以及圖4的二次電池包588a中的保護元件8a1、8a2也可替換成圖7所示的保護元件8c。

圖8為本發明實施例的一種保護元件100c的俯視示意圖。本 實施例的保護元件100c包括：絕緣基板110、四個端電極121、122、123、124、第一可熔斷導體170、熱產生組件188、絕緣層160以及第二可熔斷導體171。端電極121、122、123、124配置在絕緣基板110的(第一)表面上。第一可熔斷導體170配置在端電極121、122上。第一可熔斷導體170的兩端，其中一端電氣連接到配置有第二可熔斷導體171的端電極121，另一端電氣連接端電極122。第一可熔斷導體170可提供雙向的電流路徑。熱產生組件188配置在絕緣基板110的(第一)表面上。熱產生組件188的一端可透過內電極181以及端電極121電氣連接第一可熔斷導體170，熱產生組件188的另一端電氣連接端電極123。絕緣層160配置在熱產生組件188與端電極121、122、124之間。第二可熔斷導體171配置在端電極121上。當熱產生組件188發熱時會熔斷第一可熔斷導體170，且使第二可熔斷導體171熔融並電氣連接沒有配置可熔斷導體的端電極124。

本實施例的保護元件100c的等效電路圖與圖7繪示的保護元件8c的電路圖相似，本實施例的端電極121等效保護元件8c的輸入輸出端I/O1，端電極122等效保護元件8c的輸入輸出端I/O2，端電極124等效保護元件8c的輸入輸出端I/O4，端電極123等效保護元件8c的輸出端O3，第一可熔斷導體170等效保護元件8c的過電流保護元件9，第二可熔斷導體171等效保護元件8c的開關元件S，熱產生組件188等效保護元件8c的熱產生組件7。本實施例的相關保護動作的說明與圖7實施例的保護元件8c的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

另一變形實施例，圖8所示的保護元件100c的第一可熔斷導體170與第二可熔斷導體171同樣可被合併且簡化成類似於圖6F所示的保護 元件100’的第一可熔斷導體170’，其詳細的配置方式及運作可參酌上述圖6F的相關說明，在此不再贅述。

圖9繪示為本發明實施例的又一種保護元件8d的電路圖。圖9所示的保護元件8d的電路與圖5繪示的保護元件8的電路相似，兩者的差異在於：圖9所示的保護元件8d另包含另一過電流保護元件9_1，過電流保護元件9_1的一端耦接到熱產生組件7與過電流保護元件9共接的一端，且過電流保護元件9_1的另一端耦接到輸入輸出端I/O2，以在輸入輸出端I/O1與輸入輸出端I/O2之間提供雙向的電流路徑Ic、Id。過電流保護元件9_1的電阻小於過電流保護元件9的電阻，或過電流保護元件9_1的最高額定電流大於過電流保護元件9的最高額定電流，或過電流保護元件9_1的最高額定功率大於過電流保護元件9的最高額定功率，所以當在輸入輸出端I/O1與輸入輸出端I/O2之間發生異常電流(或大電流)時，過電流保護元件9會固定優先斷開在輸入輸出端I/O1與輸入輸出端I/O2之間雙向的電流路徑Ic、Id，過電流保護元件9_1本身的電流路徑仍維持正常，也就是說在輸入輸出端I/O1與輸入輸出端I/O2之間，是固定由過電流保護元件9來提供過電流保護的功能或功用。

圖9實施例的相關保護動作的說明與圖5實施例的保護元件8的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。需特別說明的是：當有電流流經熱產生組件7時，熱產生組件7會發熱，以切斷過電流保護元件9、9_1的電流路徑(或第一輸入出端I/O1與第二輸入出端I/O2之間的電流路徑)，當過電流保護元件9、9_1的電流路徑被切斷後，流經熱產生組件7的電流亦被切斷(無電流)，熱產生組件7停止發熱，也就是說過電流保護元件9_1的技術特 徵在於：當熱產生組件發熱一段時間後，過電流保護元件9_1負責斷開流經熱產生組件7的電流，而使惹產生組件7停止繼續產生熱。另外，圖3A的二次電池包588以及圖4的二次電池包588a中的保護元件8a1、8a2也可替換成圖9所示的保護元件8d。

圖10為本發明實施例的一種保護元件100d的俯視示意圖。本實施例的保護元件100d包括：絕緣基板110、四個端電極121、122、123、124、蓄熱電極125、第一可熔斷導體170、熱產生組件188、絕緣層160以及第二可熔斷導體171。端電極121、122、123、124、蓄熱電極125配置在絕緣基板110的(第一)表面上。第一可熔斷導體170配置在端電極121、122以及蓄熱電極125上。第一可熔斷導體170的兩端，其中一端電氣連接到配置有第二可熔斷導體171的端電極121，另一端電氣連接端電極122。第一可熔斷導體170可提供雙向的電流路徑。熱產生組件188配置在絕緣基板110的(第一)表面上。熱產生組件188的一端可透過內電極181以及蓄熱電極125電氣連接至該第一端電極121與該第二端電極122之間的第一可熔斷導體170或該第一可熔斷導體170中間端偏向第二端電極的部分(如此設計可達到：在蓄熱電極125與第二端電極122之間之第一可熔斷導體170的電阻值會小於或低於在蓄熱電極125與第一端電極121之間之第一可熔斷導體170的電阻值)，熱產生組件188的另一端電氣連接端電極123。絕緣層160配置在熱產生組件188與端電極121、122、124以及蓄熱電極125之間。第二可熔斷導體171配置在端電極121上。當熱產生組件188發熱時會熔斷第一可熔斷導體170，且使第二可熔斷導體171熔融並電氣連接沒有配置可熔斷導體的端電極124。

本實施例的保護元件100d的等效電路圖與圖9繪示的保護元件8d的電路圖相似，本實施例的端電極121等效保護元件8d的輸入輸出端I/O1，端電極122等效保護元件8d的輸入輸出端I/O2，端電極124等效保護元件8d的輸入輸出端I/O4，端電極123等效保護元件8d的輸出端O3，蓄熱電極125等效保護元件8d的熱產生組件7與過電流保護元件9共接的一端N1，第一可熔斷導體170等效保護元件8d的過電流保護元件9、9_1，第二可熔斷導體171等效保護元件8d的開關元件S，熱產生組件188等效保護元件8d的熱產生組件7。本實施例的相關保護動作的說明與圖9實施例的保護元件8d的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

另外的變形例，本發明實施例的保護元件100d亦可不包括絕緣層160，其中的熱產生組件188可配置在絕緣基板110的第二表面(如圖6D所繪示)上，或者是配置在絕緣基板110內(如圖6E所繪示)，亦可達到保護元件100d一樣的功能或功效或技術特徵。變形例相關保護動作的說明與圖9實施例的保護元件8d的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

圖11A繪示為本發明實施例的又一種保護元件8e的電路圖。圖11A所示的保護元件8e的電路圖與圖5繪示的保護元件8的電路相似，兩者的差異在於：圖11A所示的保護元件8e更包含另一過電流保護元件9_1，過電流保護元件9_1的一端耦接到過電流保護元件9與輸入輸出端I/O2共接的一端，且過電流保護元件9_1的另一端耦接到熱產生組件7的一端，熱產生組件7的另一端耦接輸出端O3。

圖11A實施例的相關保護動作的說明與圖5實施例的保護元件8的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。需特別說明的是：當熱產生 組件7發熱時，過電流保護元件9_1反應於熱產生組件7所產生的熱而被熔斷，此時，流經熱產生組件7的電流路徑被斷開，致使熱產生組件7因無電流流過而停止發熱。另外，圖3A的二次電池包588以及圖4的二次電池包588a中的保護元件8a1、8a2也可替換成圖11A所示的保護元件8e。

圖11B為本發明實施例的一種保護元件100e的俯視示意圖本實施例的保護元件100e包括：絕緣基板110、四個端電極121、122、123、124、第一內電極181、第一可熔導體170、熱產生組件188以及第二可熔斷導體171。熱產生組件188可配置在絕緣基板110內(可參考圖6E)或配置在絕緣基板110的第一表面(上表面，可參考圖6B)上或配置在絕緣基板110的第二表面(下表面，可參考圖6D)上。端電極121、122、123、124配置在絕緣基板的第一表面上。第一內電極181可配置在絕緣基板110上或絕緣基板110內，且電性連接熱產生組件188的第一端。熱產生組件188的第二端可電性連接第四端電極123或通過絕緣基板110內的第二內電極(未繪示)電性連接第四端電極123。第一可熔斷導體170配置在端電極121、122以及第一內電極181上。第一可熔斷導體170的兩端分別電性連接到端電極121與第一內電極181。第一可熔斷導體170的中間區域電性連接到端電極122。當熱產生組件188發熱時，第一可熔斷導體170被熔斷，致使端電極121與端電極122電性絕緣，致使端電極122與第一內電極181電性絕緣，且致使端電極121電性連接到端電極124。

另一變形實施例，上述實施例的保護元件100e更包括第二可熔斷導體171，該第二可熔斷導體171配置在該第一端電極121與該第三端電極124的其中一個端電極上，當該熱產生組件188發熱 時，該第二可熔斷導體171被熔融致使該第一端電極121電性連接到該第三端電極124。

本實施例的保護元件100e的等校電路圖與圖11A繪示的保護元件8e的電路圖相似，本實施例的端電極121等效保護元件8e的輸入輸出端I/O1，端電極122等效保護元件8e的輸入輸出端I/O2，端電極124等效保護元件8e的輸入輸出端I/O4，端電極123等效保護元件8e的輸出端O3，第一可熔斷導體170等效保護元件8e的過電流保護元件9與9_1，第二可熔斷導體171等效保護元件8e的開關元件S，熱產生組件188等效保護元件8e的熱產生組件7。本實施例的相關保護動作的說明與圖11A實施例的保護元件8e的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

圖11C繪示為本發明實施例的又一種保護元件8e’的電路圖。圖11C所示的保護元件8e’的電路圖與圖11A繪示的保護元件8e的電路相似，兩者的差異在於：圖11C所示的保護元件8e’的熱產生組件7的一端耦接到過電流保護元件9與輸入輸出端I/O2共接的一端且熱產生組件7的另一端耦接到過電流保護元件9_1的一端。過電流保護元件9_1的另一端耦接到輸出端O3。

圖11C實施例的相關保護動作的說明與圖11A實施例的保護元件8e的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。另外，圖3A的二次電池包588以及圖4的二次電池包588a中的保護元件8a1、8a2也可替換成圖11C所示的保護元件8e’。

圖11D為本發明實施例的一種保護元件100e’的俯視示意 圖。本實施例的保護元件100e’包括：絕緣基板110、四個端電極121、122、123、124、第一內電極181、第二內電極182、熱產生組件188、第一可熔導體170、第二可熔導體171以及第四可熔斷導體173。熱產生組件188可配置在絕緣基板110內(可參考圖6E)或配置在絕緣基板110的第一表面(上表面，可參考圖6B)上或配置在絕緣基板110的第二表面(下表面，可參考圖6D)上。端電極121、122、123、124配置在絕緣基板的第一表面上。第一內電極181可配置在絕緣基板110上或絕緣基板110內，且電性連接熱產生組件188的第一端。第二內電極182可配置在絕緣基板110上或絕緣基板110內，且電性連接熱產生組件188的第二端。第一可熔斷導體170配置在端電極121與端電極122上。第一可熔斷導體170的兩端分別電性連接到端電極121以及端電極122。第四可熔斷導體173配置在端電極123與第二內電極182上。第四可熔斷導體173的兩端分別電性連接到端電極123以及第二內電極182。熱產生組件188的第二端可通過第二內電極182電性連接第四可熔斷導體173，熱產生組件188的第一端可通過第一內電極181電性連接第一可熔斷導體170。當熱產生組件188發熱時，第一可熔斷導體170被熔斷且第二可熔斷導體171被熔融，致使端電極121與端電極122電性絕緣，且致使端電極121電性連接到端電極124。此時，第四可熔斷導體173也反應於熱產生組件188所產生的熱而被熔斷，致使熱產生組件188與端電極123電性絕緣。

本實施例的保護元件100e’的等校電路圖與圖11C繪示的保護元件8e’的電路圖相似，本實施例的端電極121等效保護元件8e’的輸入輸出端I/O1，端電極122等效保護元件8e’的輸入輸出端I/O2，端電極124等效保護元件8e’的輸入輸出端I/O4，端電極123等效保護 元件8e’的輸出端O3，第一可熔斷導體170等效保護元件8e’的過電流保護元件9，第二可熔斷導體171等效保護元件8e’的開關元件S，熱產生組件188等效保護元件8e’的熱產生組件7，第四可熔斷導體173等效保護元件8e’的過電流保護元件9_1。本實施例的相關保護動作的說明與圖11C實施例的保護元件8e’的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

另一變形實施例，本實施例的保護元件100e’中的第一可熔斷導體170與第二可熔斷導體171可以合併成為只有第一可熔斷導體170(如圖6F所示)，亦可達到與實施例的保護元件100e’相同的功效。

另一變形實施例，本實施例的保護元件100e’還可包括第三可熔斷導體172。第三可熔斷導體172配置於端電極124上且電性連接端電極124。需說明的是：與第三可熔斷導體172相重疊部分的端電極124的面積或體積或厚度小於第三可熔斷導體172的面積或體積或厚度，因此當熱產生組件188發熱時熔融液化的第二可熔斷導體171與第三可熔斷導體172會溢流向相鄰的端電極124、121，造成端電極124、121短路或電性連接。本發明中的第二可熔斷導體171與第一可熔斷導體170都可有類似第三可熔斷導體172的設計或技術特徵。

圖12A繪示為本發明實施例的又一種保護元件8f的電路圖。圖12A所示的保護元件8f的電路圖與圖11A繪示的保護元件8e的電路相似，兩者的差異在於：圖11A所示的保護元件8e的過電流保護元件9_1的一端是耦接到過電流保護元件9與輸入輸出端I/O2共接的一端，且過電流保護元件9_1的另一端耦接熱產生組件7的一端；相對地，圖12A所示 的保護元件8f的過電流保護元件9_1的一端是耦接過電流保護元件9與輸入輸出端I/O1共接的一端，且過電流保護元件9_1的另一端偶接到熱產生組件7的一端。

圖12A實施例的相關保護動作的說明與圖11A實施例的保護元件8e的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。另外，圖3A的二次電池包588以及圖4的二次電池包588a中的保護元件8a1、8a2也可替換成圖12A所示的保護元件8f。

圖12B為本發明實施例的一種保護元件100f的俯視示意圖。本實施例的保護元件100f的等效電路圖與圖12A繪示的保護元件8f的電路提相似，本實施例的端電極121等效保護元件8f的輸入輸出端I/O1，端電極122等效保護元件8f的輸入輸出端I/O2，端電極124等效保護元件8f的輸入輸出端I/O4，端電極123等效保護元件8f的輸出端O3，第一可熔斷導體170等效保護元件8f的過電流保護元件9與9_1，第二可熔斷導體171等效保護元件8f的開關元件S，熱產生組件188等效保護元件8f的熱產生組件7。本實施例的相關保護動作的說明與圖12A實施例的保護元件8f的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

圖12C繪示為本發明實施例的又一種保護元件8f’的電路圖。圖12C所示的保護元件8f’的電路圖與圖11C繪示的保護元件8e’的電路相似，兩者的差異在於：圖11C所示的保護元件8e’的熱產生組件7的一端耦接到過電流保護元件9與輸入輸出端I/O2共接的一端，且熱產生組件7的另一端耦接到過電流保護元件9_1的一端。相對地，圖12C所示的保護元件8f’的熱產生組件7的一端是耦接到過電流保護元件9與輸入輸出端I/O1共接的一 端，且熱產生組件7的另一端耦接到過電流保護元件9_1的一端。

圖12C實施例的相關保護動作的說明與圖11C實施例的保護元件8e’的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。另外，圖3A的二次電池包588以及圖4的二次電池包588a中的保護元件8a1、8a2也可替換成圖12C所示的保護元件8f’。

圖12D為本發明實施例的一種保護元件100f’的俯視示意圖。本實施例的保護元件100f’的等效電路圖與圖12C繪示的保護元件8f’的電路提相似，本實施例的端電極121等效保護元件8f’的輸入輸出端I/O1，端電極122等效保護元件8f’的輸入輸出端I/O2，端電極124等效保護元件8f’的輸入輸出端I/O4，端電極123等效保護元件8f’的輸出端O3，第一可熔斷導體170等效保護元件8f’的過電流保護元件9，第二可熔斷導體171(及/或第三可熔斷導體172)等效保護元件8f’的開關元件S，熱產生組件188等效保護元件8f’的熱產生組件7，第四可熔斷導體173等效保護元件8f’的過電流保護元件9_1。本實施例的相關保護動作的說明與圖12C實施例的保護元件8f’的說明相似，請自行參閱，在此不再贅述。

綜上所述，本發明實施例所提供的保護元件以及二次電池包，於多個電池元件組進行串並聯以達成高電壓與大電流或大電力的二次電池包中，若任一電池元件組發生過充或過電壓或過溫時，保護元件會斷開此異常電池元件組的充放電路徑，並將充放電路徑切換至其他正常的電池元件組，除了可達到過充或過電壓或過溫保護的功能，也不會使其他正常的電池元件組無法使用，故可避免資源的浪費。當充放電電流超過保 護元件額定的電流值時，保護元件會切斷充放電電流的路徑，以達到過電流保護的功能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

7‧‧‧熱產生組件

8‧‧‧保護元件

9‧‧‧過電流保護元件

Ic、Id‧‧‧充放電電流路徑

I/O1、I/O2、I/O4‧‧‧輸入輸出端

O3‧‧‧輸出端

S‧‧‧開關元件

Claims (16)

1. 一種保護元件，包括：第一過電流保護元件，用以在該保護元件的第一輸入輸出端與第二輸入輸出端之間提供第一雙向的電流路徑，當該第一輸入輸出端與該第二輸入輸出端之間的電流異常時，該第一過電流保護元件斷開該第一雙向的電流路徑以進行過電流保護；開關元件，耦接在該保護元件的該第一輸入輸出端與第三輸入輸出端之間，且該開關元件的初始狀態為開路狀態；以及熱產生組件，該熱產生組件的第一端耦接到該第一過電流保護元件的其中一端，當該熱產生組件發熱時，該第一過電流保護元件反應於該熱產生組件所產生的熱而斷開該第一雙向的電流路徑，且該開關元件反應於該熱產生組件所產生的熱而切換至短路狀態，以在該第一輸入輸出端與該第三輸入輸出端之間提供第二雙向的電流路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述的保護元件，其中該熱產生組件的該第一端更耦接到該第一輸入輸出端或該第二輸入輸出端，且該熱產生組件的第二端耦接到該保護元件的輸出端。
3. 如申請專利範圍第2項所述的保護元件，更包括：絕緣基板，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板的第一表面上；第一端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端； 第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端；第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第三輸入輸出端；第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端；以及絕緣層，配置在該熱產生組件、該第一端電極、該第二端電極與該第三端電極之間，其中該第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在該第一端電極與該第二端電極上，且該第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到該第一端電極與該第二端電極，當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，致使該第一端電極與該第二端電極電性絕緣，且致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。
4. 如申請專利範圍第2項所述的保護元件，更包括：絕緣基板，包括第一表面以及第二表面，其中該第一表面與該第二表面彼此相對；第一端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端；第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端；第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第三輸入輸出端；以及 第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板的該第二表面上，且透過該傳導電極電性連接到該第一端電極或該第二端電極，其中該第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在該第一端電極與該第二端電極上，且該第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到該第一端電極與該第二端電極，當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，致使該第一端電極與該第二端電極電性絕緣，且致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。
5. 如申請專利範圍第4項所述的保護元件，更包括：多個集熱部，配置在該絕緣基板的內部，且分別電性或熱連接到該第一端電極、該第二端電極與該第三端電極，其中該些集熱部更延伸至臨近該第二表面且與該熱產生組件電性絕緣，以將該熱產生組件所產生的熱傳導至該第一端電極、該第二端電極以及該第三端電極。
6. 如申請專利範圍第2項所述的保護元件，更包括：絕緣基板；第一端電極，配置在該絕緣基板的第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端；第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端；第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為 該第三輸入輸出端；以及第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板內，透過該絕緣基板內的傳導電極電性連接到該第一端電極或該第二端電極，且透過該絕緣基板內的內電極電性連接到該第四端電極，其中該第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在該第一端電極與該第二端電極上，且該第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到該第一端電極與該第二端電極，當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，致使該第一端電極與該第二端電極電性絕緣，且致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。
7. 如申請專利範圍第3項至第6項所述的保護元件，其中該開關元件包括第二可熔斷導體，且該第二可熔斷導體配置在該第一端電極與該第三端電極的其中一個端電極上，當該熱產生組件發熱時，該第二可熔斷導體被熔融致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。
8. 如申請專利範圍第1項所述的保護元件，更包括：第二過電流保護元件，耦接在該熱產生組件的該第一端與該第二輸入出端之間，當該熱產生組件發熱時，該第二過電流保護元件反應於該熱產生組件所產生的熱而斷開該第二過電流保護元件或該熱產生組件的電流路徑，該熱產生組件停止發熱。
9. 如申請專利範圍第1項所述的保護元件，更包括：第二過電流保護元件，該第二過電流保護元件耦接到該第一過電流保護元件的其中一端與該熱產生組件的該第一端之間，或者是，該第二過電流保護元件耦接到該熱產生組件的該第二端與該保護元件的該輸出端之間，當該熱產生組件發熱時，該第二過電流保護元件反應於該熱產生組件所產生的熱而斷開該第二過電流保護元件或該熱產生組件的電流路徑，致使該熱產生組件停止發熱。
10. 如申請專利範圍第9項所述的保護元件，更包括：絕緣基板，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板內或在該絕緣基板的該第一表面上或在該絕緣基板的該第二表面上；第一端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端；第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端；第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第三輸入輸出端；第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端；以及第一內電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，且電性連接該熱產生組件的該第一端，其中該熱產生組件的該第二端電性連接該第四端電極或透過該絕緣基板內的第二內電極電性連接該第四端電極， 其中該第一過電流保護元件與該第二過電流保護元件為第一可熔斷導體，該第一可熔斷導體配置在該第一端電極、該第二端電極以及該第一內電極上，該第一可熔斷導體分別電性連接到該第一端電極、該第二端電極以及該第一內電極，當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，致使該第一端電極與該第二端電極電性絕緣，且致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。
11. 如申請專利範圍第9項所述的保護元件，更包括：絕緣基板，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板內或在該絕緣基板的該第一表面上或在該絕緣基板的該第二表面上；第一端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端；第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端；第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第三輸入輸出端；第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端；第一內電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，且電性連接該熱產生組件的該第一端；以及第二內電極，配置在該絕緣基板上或該絕緣基板內，且電性連接該熱產生組件的該第二端其中該第一過電流保護元件為第一可熔斷導體，該第一可熔斷導體配置在該第一端電極與該第二端電極上，該第一可熔斷導體分別電性連接 到該第一端電極以及該第二端電極，其中該第二過電流保護元件為第四可熔斷導體，該第四可熔斷導體配置在該第四端電極與第二內電極上，該第四可熔斷導體分別電性連接到該第四端電極以及該第二內電極，其中該熱產生組件的該第二端透過第二內電極電性連接該第四可熔斷導體，該熱產生組件的該第一端透過第一內電極電性連接該第一可熔斷導體，當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，致使該第一端電極與該第二端電極電性絕緣，且致使該第一端電極電性連接到該第三端電極，該第四可熔斷導體也反應於該熱產生組件所產生的熱而被熔斷。
12. 如申請專利範圍第10項或第11項所述的保護元件，其中該開關元件包括第二可熔斷導體，且該第二可熔斷導體配置在該第一端電極與該第三端電極的其中一個端電極上，當該熱產生組件發熱時，該第二可熔斷導體被熔融致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。
13. 如申請專利範圍第8項所述的保護元件，其中該第二過電流保護元件的電阻小於該第一過電流保護元件的電阻，或其中該第二過電流保護元件的最高額定電流或功率大於該第一過電流保護元件的最高額定電流或功率。
14. 如申請專利範圍第8項或第13項所述的保護元件，更包括： 絕緣基板，其中該熱產生組件配置在該絕緣基板內或在該絕緣基板的該第一表面上或在該絕緣基板的該第二表面上；第一端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第一輸入輸出端；第二端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第二輸入輸出端；第三端電極，配置在該絕緣基板的該第一表面上，用以作為該第三輸入輸出端；以及第四端電極，配置在該絕緣基板上，用以作為該輸出端；其中該第一過電流保護元件與第二過電流保護元件為第一可熔斷導體，配置在該第一端電極與該第二端電極上，該第一可熔斷導體的兩端分別電性連接到該第一端電極與該第二端電極，且該熱產生組件的該第一端電性連接至該第一端電極與該第二端電極之間的第一可熔斷導體或該第一可熔斷導體中間端偏向第二端電極的部分，其中該開關元件包括第二可熔斷導體，且該第二可熔斷導體配置在該第一端電極與該第三端電極的其中一個端電極上，當該熱產生組件發熱時，該第一可熔斷導體被熔斷，且該第二可熔斷導體被熔融致使該第一端電極電性連接到該第三端電極。
15. 一種二次電池包，包括：多個電池元件組，該些電池元件組中的每一個包括至少一可充放電的電池元件；多個如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述的保護元 件，該些保護元件與該些電池元件組串接以形成充放電電流路徑；多個開關電路，該些開關電路中的每一個耦接到該些保護元件中的其中一個的該輸出端；以及偵測控制電路，用以偵測該些電池元件組的電壓或溫度，依據所偵測到的電壓或溫度而決定該些開關電路中的每一個的狀態，其中若該些電池元件組的電壓或溫度正常，則該些開關電路被切換至斷路狀態，若該些電池元件組中的任一個的電壓或溫度異常，則對應於該異常的電池元件組的該開關電路被切換至導通狀態，致使對應於該異常的電池元件組的該保護元件斷開與該異常的電池元件組之間的該充放電電流路徑，並將該充放電電流路徑切換至該些電池元件組中的其餘正常的電池元件組，當流經該些保護元件中的任一個的充放電電流超過額定電流值而發生過電流狀況時，發生過電流狀況的該保護元件斷開該充放電電流路徑。
16. 如申請專利範圍第15項所述的二次電池包，更包括：充放電控制電路，用以依據該偵測控制電路所偵測到的電壓的狀態以及外接裝置的種類而判斷是否自該外接裝置傳輸充電電流至該些電池元件組或是自該些電池元件組傳輸放電電流至該外接裝置。